Modelo do estudante

A chave para um ensino personalizado e inteligente em um sistema tu- torial ´e, sem d´uvida, o conhecimento que o sistema deve ter de seu pr´oprio usu´ario. A dimens˜ao mais significativa de um STI ´e sua capacidade para modelar o conhecimento do estudante, conforme Jonassen [35] e Self [69].

Shute [71] apresenta um estudo sobre os vinte anos de pesquisa em STI, dos anos 1970 a 1990. Este autor comenta v´arias t´ecnicas usadas e projetadas com detalhes e faz uma previs˜ao do futuro da pesquisa com enfoque no modelo do estudante.

A caracter´ıstica principal deste modelo ´e a de contemplar todos os as- pectos do conhecimento e do comportamento do estudante que tragam conseq¨uˆencias para o seu desempenho e aprendizagem. Entretanto, a construc¸˜ao de um modelo como este ´e uma tarefa bastante complexa para um sistema computadorizado. Os canais de comunicac¸˜ao em um computador podem parecer bastante restritos quando comparados com a capacidade das pessoas em combinar informac¸˜oes em uma grande variedade de meios, como por exemplo o tom de voz ou express˜oes faciais.

O modelo do estudante ´e fonte de todo tipo de informac¸˜ao sobre o estu- dante. O leque de possibilidades e func¸˜oes deste modelo varia muito de uma implementa- c¸˜ao para outra. Em geral ele ´e utilizado para registrar as diferentes atividades de um

estudante e assim permitir ao sistema gui´a-lo e aconselh´a-lo nos momentos certos. Pode ser tamb´em um elemento que possui informac¸˜ao incompleta acerca do t´opico que vai ser ensinado e que aprende junto com o estudante, servindo assim de parceiro da interac¸˜ao do estudante com o sistema de conhecimento do tutor.

Este modelo ´e constitu´ıdo por dados est´aticos e dinˆamicos que ser˜ao de fundamental importˆancia para o sistema tutor poder comprovar hip´oteses a respeito do estudante. Esse modelo cont´em uma representac¸˜ao do estado do conhecimento do estudante no momento em que ele interage com um STI. A partir desse modelo e do conte´udo a ser ensinado, o sistema deve ser capaz de inferir a melhor estrat´egia de ensino a ser utilizada, conforme citado em Desmoulins[23], Gurer [33] e Matsuda [43] [44] .

O modelo de estudante pode ser representado das seguintes formas:

• Modelo diferencial : consistem da comparac¸˜ao da resposta do estudante com a base de conhecimento. Nesta modelagem, ´e comparada a performance do especialista com a do estudante e n˜ao o conhecimento deles. O conhecimento ´e divido em duas classes: aquele que se espera do estudante e o outro que n˜ao se espera. O conheci- mento do estudante normalmente ´e somente um subconjunto de conhecimento do especialista. [32]

• Modelo Overlay : consiste na representac¸˜ao do conhecimento do estudante como um subconjunto da base de conhecimento.

A id´eia do modelo Overlay ´e representar o conhecimento de um estudante em par- ticular como uma “sobreposic¸˜ao” do modelo do dom´ınio. Para cada conceito do modelo do dom´ınio, um modelo de sobreposic¸˜ao individual armazena algum valor que ´e uma estimativa do n´ıvel de conhecimento do estudante sobre o assunto. Isto pode ser simplesmente um valor bin´ario (sabe ou n˜ao sabe), uma medida qualita- tiva (bom-m´edio-ruim), ou uma medida quantitativa, tal como a probabilidade do quanto o estudante sabe sobre o conceito. Neste ´ultimo caso o n´ıvel de conheci- mento pode ser representado como um conjunto de pares ”conceito - valor”, um par para cada conceito de dom´ınio.

Uma cr´ıtica ao modelo Overlay ´e que este sup˜oe (impl´ıcita ou explicitamente) que os erros ou comportamentos anˆomalos do estudante s˜ao sempre devidos `a ausˆencia de alguma informac¸˜ao presente na base do dom´ınio. Esse pressuposto psicol´ogico ´e excessivamente simplista, uma vez que muitos comportamentos in- corretos originam-se da presenc¸a de concepc¸˜oes incorretas na mente do estudante. Com base nisso, muitos sistemas adotam modelos de perturbac¸˜ao, conforme Self [68].

• Modelo de perturbac¸˜ao : consiste em supor que os erros do estudante s˜ao decor- rentes da concepc¸˜ao errˆonea de algum conceito ou ausˆencia dele. Este modelo tamb´em relaciona o modelo do estudante com a base de conhecimento do dom´ınio.

No modelo de perturbac¸˜ao, existe a base do dom´ınio e uma biblioteca de erros t´ıpicos. O modelo do estudante, dentro da perspectiva do modelo de perturbac¸˜ao incluir´a, por sua vez, elementos da base do dom´ınio e da biblioteca de erros. Estes modelos permitem um tratamento mais inteligente dos comportamentos incorretos do estudante; no entanto estes modelos, ainda s˜ao limitados.

• Modelo estere´otipo : Um modelo de estudante deste tipo distingue (classifica) v´arios tipos de usu´arios (estudantes). A modelagem do estudante estereotipado pode ter v´arias dimens˜oes e para cada dimens˜ao o sistema pode ter um conjunto poss´ıvel de estere´otipos. Um exemplo de classificac¸˜ao poderia ser “novato - ini- ciante - intermedi´ario - especialista”. Um estudante em particular, ´e geralmente modelado atribuindo-se a este estudante um dos estere´otipos. Um modelo de es- tudante estereotipado pode, tamb´em, ser representado como um conjunto de pares “es- tere´otipo-valor”, onde o valor pode ser n˜ao somente “verdadeiro” ou “falso”, significando que o estudante pertence ou n˜ao ao estere´otipo, mas tamb´em pode ser utilizado algum valor probabil´ıstico. O modelo estere´otipo ´e mais simples, e menos poderoso, que o modelo Overlay mas ´e tamb´em mais gen´erico e muito mais f´acil de inicializar e manter, segundo Brusilovsky [14].

comporta-se em determinada situac¸˜ao. Atrav´es deste modelo ´e poss´ıvel prever o comportamento futuro do estudante, ou seja, a resposta do estudante somente com base no seu comportamento durante uma sess˜ao de trabalho.

• Modelo de Agentes : consistem em tratar o modelo do estudante como um sis- tema de crenc¸as, desejos e intenc¸˜oes (BDI- Belief, Desires, Intentions). Segundo Wooldridge e Jennings [81] [77] a interac¸˜ao entre estudante e sistema tutor ´e visto como uma interac¸˜ao entre dois agentes inteligentes, ou pelo menos, dois agentes dotados de algum comportamento cognitivo. Considerar o estudante como um agente implica em considerar o modelo de estudante como um modelo de agente.

Neste modelo ´e sugerido incluir trˆes componentes : a base de crenc¸as, a base de motivac¸˜oes e o modelo de inferˆencia.

Componentes do modelo de agentes:

• A base de crenc¸as. Esta compreende os conhecimentos e crenc¸as do agente sobre o dom´ınio da aplicac¸¨ao.

• A base de motivac¸˜oes. Nesta ser´a representada tanto as intenc¸˜oes prim´arias do agente (objetivos b´asicos) como as intenc¸˜oes derivadas (obtidas a partir das intenc¸˜oes prim´arias, seja por conseq¨uˆencia direta, ou pela interac¸˜ao das intenc¸˜oes com as informac¸˜oes presentes na base de crenc¸as).

• O modelo de inferˆencia. Pode ser pensado como um conjunto de regras de in- ferˆencia. Cada uma das regras existe um modelo de tipo de inferˆencia ou meca- nismo de aprendizagem dispon´ıvel para o agente, podendo atuar tanto sobre a base de crenc¸as como sobre a base de motivac¸˜oes.

O desenvolvimento de um sistema computacional com fins educacionais envolve v´arios tipos de decis˜oes pedag´ogicas ao longo de todas as suas dimens˜oes, a construc¸˜ao de um modelo parcial que fornec¸a somente as informac¸˜oes necess´arias ´e, ainda hoje, um desafio para os sistemas computacionais. Modelagens do estudante utilizando redes Bayesianas s˜ao encontradas nos artigos de Kurt VanLehn [73] ou Joel Martin e Kurt Vanlehn [41].